Joni Koistinen ÖLJYLÄMMITYKSEN MUUTTAMINEN UUSIUTUVIIN LÄMMÖNLÄHTEISIIN. Opinnäytetyö Talotekniikka

Transkriptio

1 Joni Koistinen ÖLJYLÄMMITYKSEN MUUTTAMINEN UUSIUTUVIIN LÄMMÖNLÄHTEISIIN Opinnäytetyö Talotekniikka Huhtikuu 2009

2 KUVAILULEHTI Opinnäytetyön päivämäärä Tekijä(t) Joni Koistinen Koulutusohjelma ja suuntautuminen Talotekniikan koulutusohjelma Nimeke Öljylämmityksen muuttaminen uusiutuviin lämmönlähteisiin Tiivistelmä Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia mahdollisuuksia siirryttäessä öljylämmityksestä uusiutuviin lämmönlähteisiin. Yksi tärkeimmistä tavoitteista oli tutkia eri järjestelmien hankinta- ja käyttökustannuksia. Aihe oli ajankohtainen, koska öljyn hinnan vaihtelut ovat ajaneet ihmiset ajattelemaan korvaavaa lämmitysmuotoa öljylämmityksen rinnalle. Lisäksi ihmiset ovat alkaneet kiinnittämään entistä enemmän huomiota ilman hiilidioksidipäästöihin. Siirtymällä uusiutuviin lämmönlähteisiin, hiilidioksidipäästöt vähenisivät huomattavasti. Tutkimuksen lähtökohtana oli tutkia muita lämmitysvaihtoehtoja öljylämmityksen tilalle. Tarkoitus on tutkia ja vertailla uusien lämmitysvaihtoehtojen kustannuksia sekä takaisinmaksuaikoja. Vaihtoehtoisiksi lämmitysmuodoiksi valittiin pellettilämmitys, maalämpöpumppu ja ilma-vesilämpöpumppu. Laskelmissa on myös huomioitu, jos vanha öljylämmitys olisi vaihdettu uuteen öljylämmitykseen. Laskelmat on suoritettu neljällä öljyn litrahinnalla, jotta laskelmia voisi käyttää hyväksi vaikka öljyn hinta vaihtelisi. Kustannuksia laskettaessa on laskettu jokaiselle järjestelmälle investointi- käyttö- ja huoltokustannukset. Edellä mainitut kun lasketaan yhteen, saadaan järjestelmän kokonaiskustannukset. Kustannusvertailut on tehty kolmenkymmenen vuoden aikavälillä, viiden vuoden tarkasteluajankohdan välein. Kokonaiskustannuksiltaan maalämpöpumppu on kaikista halvin ja öljylämmitys kallein. Maalämpöpumppu maksaa itsensä takaisin jo alle kymmenessä vuodessa vaikka talon koko ei olisi kuin 150 m². Mitä suurempi rakennus, sitä suuremman säästön maalämpöpumppu saa aikaan ja sitä ympäristöystävällisempi ratkaisu on. Asiasanat (avainsanat) Öljylämmitys, pellettilämmitys, maalämpöpumppu, ilma-vesilämpöpumppu, aurinkolämmitys Sivumäärä Kieli URN Suomi URN:NBN:fi:mamkopinn Huomautus (huomautukset liitteistä) Ohjaavan opettajan nimi Martti Veuro Opinnäytetyön toimeksiantaja Savonlinnan LVI-Palvelu Oy

3 DESCRIPTION Date of the bachelor's thesis Author(s) Joni Koistinen Degree programme and option Building Services Name of the bachelor's thesis Replacing oil heating with the renewable heating Abstract The subject of my thesis is changing oil heating to renewable heat source. Subject is topical because changes in oil prices have been very big. People have started thinking of other way to heat their houses. People have also started to consider more and more the emission of the carbon dioxide. Changing over to the renewable heat sources we can reduce the emission of the carbon dioxide. The aim of the subject was to research other ways to heat houses than oil heating and compare new heating systems with oil heating. The idea is to compare the expenses and repayment time of the systems. The compared systems were pellet heating, geothermal heating and air-water heat pump. In calculating the expense of the systems I took into account the investment, operating and services costs. Comparison of the costs is made for 30 years at the interval of five years. In terms of investment costs geothermal heating was the most expensive and oil heating the cheapest. In terms of operation costs geothermal heating was the cheapest and oil heating the most expensive. Because of this geothermal heating pays off in less than ten years. After that geothermal heating its very cheap system to use. Subject headings, (keywords) Oil heating, pellet heating, geothermal heating, air-water heat pump Pages Language URN English URN:NBN:fi:mamkopinn Remarks, notes on appendices Tutor Martti Veuro Bachelor s thesis assigned by Savonlinan LVI-Palvelu Oy

4 SISÄLTÖ 1 JOHDANTO LÄMMITYSJÄRJESTELMÄN KOOSTUMINEN Lämmönjako Vesikeskuslämmitys Patterilämmitys Lattialämmitys Lämmityksen säätö Käyttöveden lämmitys Energian varastointi LÄMMÖN TUOTTAMINEN Öljylämmitys Lämpöpumppu Maalämpöpumppu Ilma-vesilämpöpumppu Pellettilämmitys Aurinkolämmitys LÄMMITYSJÄRJESTELMÄN VALINTAAN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT Talo ja sen asukkaat Rakennuspaikka Käyttövarmuus Terveellisyys Ympäristövaikutukset Taloudellisuus Polttoaineen saanti ja varastointi Tilantarve Huollettavuus SUUNNITTELUKOHDE Rakennuksen rakenne Rakennuksen tehontarpeen laskenta... 22

5 5.3 Rakennuksen energiantarpeen laskenta LAITEVALINNAT KUSTANNUKSET JOHTOPÄÄTÖKSET LÄHTEET Liite 1. Pohjakuva... Liite 2. U-arvon laskenta... Liite 3. Tehontarve... Liite 4. Energiantarve... Liite 5. Lämmitysenergian kulutus ja polttoaineen tarve... Liite 6. Sähkön kulutus... Liite 7. Polttoaineen kustannus/vuosi... Liite 8. Käyttökustannukset... Liite 9. Huoltokustannukset... Liite 10. Kokonaiskustannukset...

6 1 JOHDANTO 1 Suomen ilmastossa rakennuksia täytyy lämmittää suurin osa vuodesta. Lämmitys onkin suurin energian kuluttaja rakennuksissa. Hyvin suunniteltu ja toteutettu lämmitys tuo taloon viihtyisyyttä tasaisen lämmön ansiosta. Lämmityslaitteiden hankinta ja asennus on yleensä kaikista kalleimpia investointeja. Tästä johtuen lämmitysjärjestelmän valintaan kannattaa kiinnittää huomiota. Yleensä laitevalinnoissa kiinnitetään huomiota vain investointikustannuksiin ja unohdetaan käyttö- ja huoltokustannukset kokonaan. Lämmitysjärjestelmä tulisikin valita pitkällä tähtäimellä ja käyttää mahdollisuuksien mukaan uusiutuvia lämmönlähteitä fossiilisten polttoaineiden sijaan. Ihmisen toiminnan seurauksena on ilmakehään kertynyt runsaasti sellaisia kaasuja, jotka päästävät läpi auringon säteilyn, mutta pidättävät maasta lähtevää säteilyä. Tämä aiheuttaa ilmakehän lämpenemistä. Hiilidioksidi on merkittävin näistä kaasuista. Se on palamisen lopputuote ja sen poistaminen savukaasuista on vaikeaa. /1,s.393./ Öljylämmityksessä käytettävä öljy aiheuttaa sen palaessa hiilidioksidipäästöjä, vaikka öljyn palaminen kattilassa onkin saatu lähes täydelliseksi. Kuitenkin aina öljypolttimen käydessä, ilmaan vapautuu hiilidioksidia. Se ei välttämättä ole kovin paljon taloutta kohden, mutta jo Suomen mittakaavassa sillä on merkittävä osuus. Lyhyellä aikavälillä hiilidioksidipäästöjen rajoittaminen voi tapahtua energiaa säästämällä. /1,s.393./ Vanhojen järjestelmien uusiminen, alentaa huomattavasti energiakustannuksia ja näin ollen vähentää myös öljyn kulutuksen määrää. Investointina järjestelmän vaihtaminen tai muuttaminen saattaa tuntua kalliilta ratkaisulta ja sen takia sitä yleensä siirretäänkin myöhempään vaiheeseen. Pitkällä aikavälillä käyttö- ja huoltokustannuksiltaan edullisempi järjestelmä maksaa itsensä takaisin. Suomessa on noin pientaloa, joissa lämmitysjärjestelmänä on öljyllä lämpiävä vesikeskuslämmitys. Keskimäärin suomalainen pientalo, missä on öljylämmitys, kuluttaa 2800 litraa öljyä vuodessa./9/. Näillä arvoilla laskettuna Suomessa kuluu yli 700 miljoonaa litraa öljyä pientalojen lämmittämiseen. Miksi siis haaskata öljyvaroja,

7 2 kun on olemassa muitakin vaihtoehtoja öljylämmityksen tilalle. Opinnäytetyössäni käsitellään vaihtoehtoja öljylämmityksen muuttamisesta uusiutuviin lämmönlähteisiin. Tarkoitus on vertailla eri järjestelmiä tekemällä pakettiratkaisuja eri järjestelmillä. Lähtökohtana on, ettei toimivaa ja hyvässä kunnossa olevaa kattilaa ja öljypoltinta kannata ottaa pois käytöstä. Lämmitysjärjestelmän uusinta tulee kysymykseen vasta, kun vanhan järjestelmän pitäminen on kannattamatonta. Jokaisesta pakettiratkaisusta lasketaan investointi-, käyttö- ja huoltokustannukset. Kaikki edellä mainitut kustannukset kun lasketaan yhteen, saadaan järjestelmän kokonaiskustannukset. Tarkasteluajankohtana käytetään yhtä vuotta, mutta vertailut tehdään viiden vuoden tarkasteluajankohtina aina kolmeenkymmeneen vuoteen asti. Jotta lämmitysjärjestelmän vaihto olisi taloudellisesti kannattavaa, tulisi uuden järjestelmän maksaa itsensä takaisin vähintään viidentoista aikana. Opinnäytetyön tarkoituksena on perehdyttää rakentaja lämmitysjärjestelmiin sekä eri vaihtoehtoihin siirryttäessä pois öljylämmityksestä. Vertailujen tarkoituksena on tuoda esille taloudellinen näkökulma järjestelmän vaihtoon liittyen. Monet lämmitysjärjestelmän vaihtoa ajattelevat haluavat saada selvyyden investoinnin kannattavuudesta. 2 LÄMMITYSJÄRJESTELMÄN KOOSTUMINEN Lämmöntuotannolla tarkoitetaan energian muuttamista rakennuksessa hyödynnettäväksi lämmöksi. Yleisimpiä lämmöntuotantolaitteita pientaloissa ovat erilaiset keskuslämmityskattilat, kuten öljykattila tai halkokattila sekä lämpöpumput. Lämmöntuotantolaitteiston käyttämän energiamuodon mukaan pientalon lämmitysjärjestelmä vaatii erilaisia kytkentöjä ulkopuolisiin energiaverkkoihin, kuten sähköverkkoon. /11/ Lämpöä voidaan tuottaa kattilalaitoksessa, jossa polttoaineen energia muutetaan lämmöksi. Veden lämmittäminen sähköllä, lämpöpumpulla tai aurinkolämmöllä on myös mahdollista. /3, s.115./

8 2.1 Lämmönjako 3 Keskuslämmitysjärjestelmä jaetaan yleensä lämmöntuotantolaitteisiin, lämmönjakelulaitteisiin ja lämmönluovutuslaitteisiin. Lämmöntuotantojärjestelmä sijaitsee yleensä teknisessä tilassa. Suurimpia siihen kuuluvia laitteita öljylämmityksessä ovat lämmityskattila polttoaineen käsittelylaitteineen ja varastoineen sekä polttimineen. Keskeisenä siihen kuuluvat myös säätö- ja hälytysjärjestelmät. Lämmönjakelun kannalta tärkeitä lämmitysjärjestelmän komponentteja ovat putket ja niihin liittyvät varusteet kuten venttiilit, pumput, säätölaitteet ja puhdistimet./1,s.1,3,4./ Huoneen lämpötilan kannalta tärkeässä asemassa ovat lämmönluovutuslaitteet eli patterit sekä siihen kuuluvat laitteet, kuten patteriventtiilit ja patteritermostaatit. 2.2 Vesikeskuslämmitys Keskuslämmityksellä tarkoitetaan koko rakennuksen lämmitystä yhteisestä lämmönlähteestä. Lämmön siirtäminen tapahtuu yleensä putkistossa kulkevan lämmönsiirtoaineen avulla. Lämpöä siirtävänä aineena voi olla vesi, höyry tai ilma. Näistä vesi on ehdottomasti yleisin hyvän lämmönsiirtokykynsä ansiosta. /3, s.115./ Vesikiertoisessa keskuslämmityksessä lämpö siirretään lämpöeristetyissä putkissa virtaavan veden avulla huoneiden lämpöpattereille tai muille lämmönluovuttimille. Veden lämpötilaa säädetään rakennuksen lämmöntarpeen, lähinnä ulkolämpötilan mukaan. /3,s.114./ Putket voidaan kytkeä verkostoon eri tavoilla. Yleisin tapa on kytkeä lämmönluovuttimet lämmönsiirtoverkostoon rinnan, jolloin kyseessä on kaksiputkikytkentä. Tällöin kaikkiin lämmönluovuttimiin johdetaan samanlämpöistä vettä. Tätä nimitetään menovedeksi. Lämmönluovuttimesta lähtevä paluuvesi on kaikissa lämmönluovuttimissa mitoitustilanteessa samanlämpöistä. /1,s.120./ Veden virtaus verkostossa saadaan yleisimmin aikaan kiertovesipumpun avulla. Veden lämpötilaeroista aiheutuu myös sen tiheydessä eroja, jotka saavat aikaan kiertovoiman. /3, s.116./

9 2.2.1 Patterilämmitys 4 Patterilämmityksessä lämmönluovuttajina toimivat huonekohtaiset patterit. Patterit mitoitetaan vastaamaan huoneen lämmöntarvetta. Yleensä patteriventtiiliin kiinnitetään patteritermostatti, mikä säätää patteriventtiilin vesivirtaa patteriin pitäen huonelämpötilan haluttuna. Termostaatti säätää patteriventtiiliä, jotta patterissa olisi koko ajan oikean suuruinen virtaus. Oikeina suuruinen virtaus taas pitää patterin oikean lämpöisenä. Patterit sijoitetaan ikkunan alle, jotta ikkunasta alaspäin suuntautuva ilmavirtaus saataisiin estettyä ja lämpimän ilman kierto syntymään huoneeseen Lattialämmitys Lattialämmitystä nimitetään usein myös säteilylämmitykseksi, koska säteilylämmönsiirron osuus kokonaislämmönsiirrosta on suuri. Lattialämmityksessä sen osuus on %. Lattialämmityksen etuna patterilämmitykseen on se, ettei siinä ole erillisiä näkyviä lämmönluovuttimia, joiden sijoittaminen saattaa joskus olla vaikeaa. /3, s.122./ Lattialämmityksessä on ikkunaseinällä olevat radiaattorit korvattu lattian sisälle sijoitettuun putkikierukkaan. Kierukassa kiertävä vesi lämmittää lattian ja huoneen. Kiertoveden lämpötilaksi mitoitusolosuhteissa riittää C, joten lämpöenergiaa voidaan tuottaa esimerkiksi lämpöpumpulla. Ikkunaseinällä olevassa putkistossa on tiheämpi jaotus, jolla kompensoidaan kylmän ikkunapinnan vaikutusta. Huonelämpötilaa säädetään putkistossa virtaavan veden lämpötilaa ja veden virtaamaa muuttamalla. Huonekohtainen lämpötilan säätö tehdään huonetermostatin avulla. /2, s.146./ Lattialämmityksessä lämmönsiirtopinta on suuri, joten pintalämpötilan ei tarvitse olla niin korkea kuin patterilämmityksessä. Pienestä huoneilman ja lattian pintalämpötilan välisestä erosta johtuen lattialämmitys on osittain itsesäätyvä. Lattialämmitys poistaa kylmän lattian aiheuttamat ongelmat ja saa aikaan tasaisen lämpötilajakauman pystysuunnassa. /3, s.122./ 2.3 Lämmityksen säätö Tärkeän osan vesikiertoisesta järjestelmästä muodostavat sen säätölaitteet, joiden tehtävänä on säätää vesivirrat ja lämpötilat oikean suuruiseksi /3, s.114/.

10 5 Huonelämpötila säädetään joko patteriventtiilin tai lattialämmityksen jakosäätimen säätöventtiilin avulla. Lämmitysverkon tasapainottaminen on tärkeää, sillä epätasapainossa oleva lämmitysverkko aiheuttaa vaihteluita huonelämpötiloissa ja tuhlaa lämmitysenergiaa. /11./ Keskuslämmitysjärjestelmän menoveden lämpötilaa säädetään yleensä kolmitieventtiilillä /3, s.124/. Kattilan lämpötilananturi tarkkailee kattilan lämpötilaa pitäen kattilaveden C lämpötilassa käynnistämällä ja pysäyttämällä lämmityslaitetta. Ulkolämpötila säädin pitää mitatun menoveden lämpötilan ulkolämpötilan mittauksen mukaisessa asetusarvossa komitieventtiilin avulla. Menoveden lämpötila on sitä korkeampi, mitä alhaisempi on ulkoilman lämpötila. Paluuveden lämpötila muuttuu vastaavasti menoveden lämpötilan mukaisesti. /3, s.124./ Patteriverkoston säätäminen siten, että pattereiden lämmönluovutus vastaisi huoneen lämmöntarvetta, on tärkeä toimenpide lämmityslaitoksen energiatalouden kannalta. Säätäminen on välttämätöntä, sillä epätasapainon seurauksena koko laitoksen pattereiden menoveden lämpötilaa joudutaan ohjaaman muutaman kylmän huoneen perusteella. Tällöin laitoksen muut huoneet lämpenevät liikaa, jolloin samalla hukataan energiaa. /3, s.124./ 2.4 Käyttöveden lämmitys Pientalon käyttöveden kokonaiskulutuksesta noin 40 % kuluu lämpimänä käyttövetenä. Asuinrakennusten käyttöveden ominaiskulutukseen vaikuttaa asukkaiden vedenkäyttötottumukset, huoneistojen vesikalusteiden varustelutaso, laitetekniikka, kulutusseuranta sekä hoito- ja ylläpitojärjestelmän organisointi. Mittausten perusteella kulutetaan huoneiston käyttöveden kokonaiskulutuksesta keskimäärin % suihkussa, % keittiössä ja % WC:ssä. /1, s.248./ Kattilan tehosta käytetään normaalisti osa varsinaiseen rakennuksen lämmitykseen ja osa lämpimän käyttöveden tuottoon /1, s.255/. Lämpimän käyttöveden suhteellinen

11 osuus kattilan tehosta on kasvanut johtuen rakennusten paremmasta eristämisestä ja ilmanvaihdon lämmöntalteenotosta, jolloin lämmityksen tehontarve on pienentynyt. 6 Lämmintä käyttövettä voidaan tuottaa monella eri kattilan, varaajan tai lämmönsiirtimen yhdistelmällä. Käyttövesikierukka kattilavedessä on tyypillinen lämpimän käyttöveden lämmitysmenetelmä pientalon kattilalaitoksissa. Tässä menetelmässä voidaan lähes koko kattilateho käyttää käyttöveden lämmittämiseen. /1, s.255./ Kulutushuippuina käyttövettä voidaan lisälämmittää sähkövastuksen avulla tai vaikka aurinkoenergialla. Varsinkin kesällä käyttöveden lämmittäminen aurinkoenergialla mahdollistaa taloudellisen tavan lämmittää käyttövettä. Kiinteistöön tulee käyttövesi kylmänä. Lämmin käyttövesi eli kuuma talousvesi saadaan, kun osa tulevasta vedestä kierrätetään erillisen vedenlämmittimen kautta. Lämmin käyttövesi voidaan myös varastoida varaajaan, koska sen kulutus ei ole tasaista. Henkilöluvun lisäksi kulutukseen vaikuttaa vesijohtokalusteiden rakenne ja veden lämpötila. Oikein mitoitetulta varaajalta taataan lämpimän käyttöveden saanti kaikkina vuodenaikoina, myös kulutushuippujen aikana. /4, s.78./ 2.5 Energian varastointi Lämmitettyä käyttövettä on mahdollista varastoida talteen erilliseen lämminvesivaraajaan. Tällöin lämpimän veden sisältämä energia siirretään varaajaan odottamaan lämpimän käyttöveden tarvetta. Kattilalaitos pitää koko ajan varaajan veden lämpötilan asetusarvossaan ( C ), vaikka vettä ei käytettäisikään. Käyttövesiverkostoon asennetaan kolmitieventtiili, jotta lämpimän käyttöveden lämpötila pystytään säätämään asetusarvoonsa ( C ). Varaajan koko mitoitetaan lämpimän käyttöveden kulutuksen mukaan, missä apuna voidaan käyttää kulutustietoja sekä keskimääräistä lämpimän käyttöveden kulutusta asukasta kohden. Keskimäärin kulutus on noin 80 litraa lämmintä käyttövettä asukasta kohden päivässä. Nelihenkisen perheen taloon mitoitetaankin yleensä 300 litran erillinen lämminvesivaraaja.

12 3 LÄMMÖN TUOTTAMINEN Öljylämmitys Öljylämmitys on vesikiertoinenlämmitysjärjestelmä, jonka pääosan muodostavat öljykattila, öljypoltin, lämmönsäätöautomatiikka ja öljysäiliö. Palokaasut poistuvat savuhormiin. Öljysäiliö voi sijaita sisällä tai ulkona maan päällä tai alla. /9./ Erillistä lämminvesivaraajaa ei tarvita /10/. Erillistä lämpimän käyttöveden varaajaa tarvitaan vain, jos lämmitysyksiköiden yhteydessä ei ole lämminvesikierukkaa tai jos lämpimän käyttöveden tarve on poikkeuksellisen suuri. Energiavaraaja on tarpeen myös silloin, jos lisäenergialähteenä käytetään aurinkoenergiaa tai puun käyttö kaksoispesäkattilassa on runsasta. Varaaja tasoittaa myös lämmöntuoton ja energian käytön huippuja varaamalla energian itseensä ja luovuttamalla sitä seuraavan vuorokauden ajan. /9./ Öljylämmityksessä lämpö tuotetaan öljykattilalla. Kattilan tulipesään liitetty poltin polttaa öljyä ja lämmittää näin kattilan vesitilan. Kiertovesipumppu siirtää kattilassa lämmitetyn veden patteriverkostoon ja lattialämmitysverkostoon. Käyttövesi lämmitetään kattilassa erillisessä lämminvesikierukassa, josta se johdetaan käytettäväksi. Käyttöveden termostaattinen sekoitusventtiili sekoittaa automaattisesti kylmän ja kuuman veden + 58 C lämpimäksi käyttövedeksi. /9./ Kattilan ohjaustermostaatti ohjaa poltinta pitämään kattilaveden lämpötilan siinä arvossa, johon se on asetettu. Lämmitysverkoston säätölaite on oleellinen osa kiinteistön toimivaa lämmöntuottojärjestelmää. Se säätää kattilasta verkostoon lähtevän menoveden lämpötilaa niin, että se pysyy ulkoilmaan nähden sopivana. Ulkoilman kylmetessä verkostoon menee lämpimämpää vettä ja ulkoilman lämmetessä verkostoon menee viileämpää vettä. /9./ Lämpimän käyttövedentehontarve määritetään rakennuksenvesipisteiden lukumäärän mukaan. Öljykattilan varauskyvyn ja nopean lämmöntuotantokyvyn ansiosta käyttövesitehoa ei yleensä tarvitse lisätä kattilan mitoitustehoon. /9./

13 8 Öljylämmitysjärjestelmässä on sekä lämmitys- että käyttövesiverkoston kiertovesipumput. Käyttövesiverkoston kiertovesipumpulla varmistetaan lämpimän käyttöveden saanti talon eri kulutuspisteissä ilman pitkää odotusaikaa. Lämmityksen kiertovesipumpun tehtävänä on kierrättää lämmintä kattilavettä lämmitysverkostossa. /9./ Lämmönjako tapahtuu vesikiertoisesti joko patterien tai lattialämmityksen avulla. /10./ Öljylämmityksen hyötysuhde on parhaimmillaan %. Vuositasolla hyötysuhteeksi saadaan noin 87 %. Nykyaikaisen öljypolttimen huoltoväli on 2 vuotta / polttoöljyä käytetty litraa /10/. Öljylämmityksen perushuoltoon kuuluvat öljypolttimen suuttimen tarkastus/uusinta, kattilan nuohous ja savukaasujen mittaus. Käyttäjän itse on hyvä tarkkailla huoneiston lämpötilan oikeaa säätyvyyttä ulkoilman lämpötilan vaihtuessa sekä öljyn määrää öljysäiliössä. Öljyn lämpöarvo osoittaa, miten paljon lämpöä siitä on mahdollista saada palamisen ollessa täydellistä. Poltossa hiili palaa hiilidioksidiksi ja vety vedeksi. Lisäksi syntyy rikin ja typen oksideja. Suomalainen kevytpolttoöljy on lähes rikitöntä. Se soveltuu poltettavaksi kaikissa kiinteistökattiloissa. /3.s.100/ Kevyen polttoöljyn lämpöarvo on 42,7 MJ/kg. /3.s.100/ Nyrkkisääntönä voi pitää, että yksi litra kevyttä polttoöljyä on kymmenen kilowattituntia (1 l = 10 kwh). /9./ Öljylämmitysjärjestelmän sähkötehontarve on riippumatta ulkolämpötilasta pieni, vain 0,2-0,3 kilowattia. Määrää voisi kuvailla sillä, että öljypoltin tarvitsee käydessään ainoastaan 4-6 hehkulampun verran sähköä. /9./ 3.2 Lämpöpumppu Lämpöpumpussa käytetään hyväksi suljettua kylmäaineen kiertoprosessia. Kylmäainevirta vuoroin höyrystyy sitoen lämpöä ja lauhtuu luovuttaen lämpöä. Höyrystimen ja lauhduttimen välillä on kompressori, jolla korotetaan kylmäaineen paine ennen lauhtumista. Ennen höyrystintä paine alennetaan paisuntaventtiilissä. Höyrystimessä kylmäainevirtaan sitoutunut lämpö on huomattavasti suurempi kuin kompressorin vaatima teho. /1,s.377./

14 3.2.1 Maalämpöpumppu 9 Maalämpö on aurinkoenergiaa, joka on varastoitunut kallio- ja maaperään sekä vesistöihin auringonpaisteen, lämpimän ilman ja sateiden kautta. Maalämpöjärjestelmissä lämpö kerätään höyrystimelle jäätymättömällä liuoksella, jota kierrätetään kallioon, maahan tai vesistöön upotetussa lämmönkeruuputkistossa. Maalämpöjärjestelmää käytetään yleisimmin pientaloissa, mutta se soveltuu myös muihin rakennuksiin. Suurissa kohteissa kytketään useita lämpöpumppuja toimimaan rinnakkain tai vuorotellen lämmöntarpeen mukaan. Mitä suurempi rakennus ja energiankulutus ovat, sitä kannattavampi investointi on. Keskimääräinen takaisinmaksuaika on vuotta. /7./ On suositeltavaa, että lämpöpumppujärjestelmän toimittaja suunnittelee ja toimittaa koko lämmitysjärjestelmän mitoituksineen, lämmönlähdeputkistoineen ja lämmönjakeluverkostoineen sekä myös vastaa järjestelmän suunnitellun mukaisesta toimivuudesta. Tällöin vältetään urakkarajoista mahdollisesti johtuvat ongelmat ja vastuuraja on selkeä. Tontin tai rakennuspaikan maaperäolosuhteet tulee tutkia riittävän tarkasti jo suunnitteluvaiheessa, jotta voitaisiin valita ja suunnitella oikeantyyppinen ja tarkoituksenmukainen lämmönkeruujärjestelmä. /7./ Lämpöä siirtävänä liuoksena käytetään jäätymätöntä vesi-glykoliseosta, joka kiertää höyrystimessä. Jotta höyrystimen lämpötila olisi mahdollisimman korkea, ei glykolikierron lämpötila saisi laskea kovin alas. Tarvittava putkimäärä ja maa-alueen pinta-ala riippuu lämmitystehosta, maaperän laadusta ja ilmastosta. Putket ovat yleensä muovia, halkaisijaltaan mm. Putkista otettu keskiteho vaihtelee 5-15 W/m. Mitä suurempi teho on, sitä enemmän maaperän lämpötila laskee. Maaperästä otettavan lämmön määrään vaikuttaa oleellisesti sen kosteus. /3, s.144./ Kallioperään pystysuoraan asennettua lämmönkeruujärjestelmää kutsutaan lämpökaivoksi. Lämpökaivo on porakaivo, josta porareikään laskettu lämpöpumpun keruuputkisto siirtää kallioon ja pohjaveteen varastoitunutta lämpöä rakennuksen lämmittämiseen. /7./

15 Lämpökaivon perustamiskustannukset ovat suuremmat kuin maaperään vaakasuoraan asennettavan järjestelmän, mutta sen etuja ovat /7./ 10 lähes kaksinkertainen energiansaanto putkimetriä kohti vähäiset kaivutyöt tontilla routimaton ja helposti ilmattava järjestelmä mahdollisuus kesäaikaiseen jäähdytykseen. Kaivoa ei kannata porata 200 metriä syvempään. Teholliseksi syvyydeksi lasketaan vain kaivon vedellä täyttynyt syvyys. Suurissa järjestelmissä kaivoja porataan tarvittava määrä ja ne kytketään rinnakkaisiksi putkisilmukoiksi kytkentäkaivossa pumppauskustannusten alentamiseksi. Putkiin kiinnitetään kaivosyvyyden mukaan laskennallisesti määritetty paino, joka vetää putket suorana alas. Paino on tarpeen, koska putket ovat hieman vettä keveämpiä. Jotta varmistetaan lämpökaivon häiriötön ja riittävä lämmöntuotto ympäri vuoden, ei siitä suositella otettavan talousvettä lainkaan mahdollista kesäaikaista puutarhan kastelua lukuun ottamatta. /7./ Maaperään vaakasuoraan asennettava lämmönkeruuputkisto sopii suurille tonteille. Putkisto ei estä normaalia puutarhanhoitoa eikä haittaa tontin kasvillisuutta. Suurin osa maalajeista soveltuu maalämmitysjärjestelmille. Vain soraharjut ovat yleensä liian kuivia. Kostea, paljon vettä sisältävä savipitoinen maalaji on paras. /7./ Jos tontilla on tilaa, putkisto kannattaa mieluummin hieman ylimitoittaa kuin alimitoittaa, vaikka investointikustannus on suurempi ja pumppaukseen kuluu hieman enemmän sähköenergiaa. Alimitoitettu putkipituus johtaa lämmönlähteen hiipumiseen ja alhaisempaan höyrystymislämpötilaan, mikä alentaa lämpökerrointa. Karkea ohjearvo on putkimetriä lämmitettävää rakennuskuutiota kohti. Tonttimaata tarvitaan noin 1,5 m² putkimetriä kohti. /7./ Maalämpöpumpun lämmönlähteeksi soveltuvat järvet, lammet ja merenrannat, jotka ovat vähintään 2 metriä syviä jo rannan läheisyydessä, jotta putket voidaan viedä veteen routarajan alapuolelta. Vesistön syvyyden tulisi olla vähintään kolme metriä, etteivät jäät riko putkia. Putkistoa ei asenneta yleensä mielellään jokiin. Ennen suunnittelun aloittamista on hankkeelle saatava vesialueen omistajan lupa. Vesistöstä

16 11 vuodessa saatava teho on kwh/putkimetri. Putket sijoitetaan veteen kuten maaperään vaakasuoraan asennettavat putket, mutta ne ankkuroidaan vesistön pohjaan kiinnittämällä putkien ympärille noin metrin välein kg:n betonipainoja. Putkiston sijainnista piirretään kartta ja rannalle asetetaan ankkuroinnin kieltävät varoituskyltit. /7./ Pientalojen lämmönlähteenä käytettävät pienet, kw:n, maalämpöpumput voidaan sijoittaa asuintiloihin, esimerkiksi kodinhoitohuoneeseen, tuulikaappiin tai eteiseen. Lämpöpumppua ei tule sijoittaa tilaan, joka halutaan pitää täysin hiljaisena. /7./ Maalämpöpumppujen lämmön lähteenä on maaperä, kallio tai vesistö, joiden keskilämpötila talvella on ilman keskilämpötilaa korkeampi. Lämpö otetaan maaperästä yleensä muoviputkistolla, jonka upotussyvyys on noin 1,5 metriä./3.s.144/ Vesistöön sijoitetun putken tulee olla sijoitettuna siten, että jääkerros ei pääse liikuttelemaan sitä. Kallioon poratun reaiän syvyys riippuu rakennuksen tehontarpeesta Ilma-vesilämpöpumppu Ilma-vesilämpöpumppu tiivistää ulkoilmassa olevan lämpöenergian niin, että sitä voi käyttää talon ja käyttöveden lämmittämiseen. Ulkoilma imetään lämpöpumppuun, jossa se kohtaa suljetun järjestelmän. Järjestelmä sisältää kylmäainetta, joka höyrystyy hyvin alhaisissa lämpötiloissa. Kompressori nostaa kaasuuntuneen kylmäaineen lämpötilaa ja painetta. Lopuksi lämpö siirretään talon lämmitysjärjestelmään lauhduttimessa, jossa kylmäaine palaa taas nesteeksi. /8./ Ilma-vesilämpöpumppu ottaa ulkoilmasta lämpöä ulos sijoitetun höyrystinyksikön avulla. Ilmalämpöpumpun lämpökerroin laskee nopeasti ulkolämpötilan laskiessa, ja noin C kylmemmissä oloissa ilmalämpöpumppua ei voi käyttää. Ilmavesilämpöpumppu alentaa lämmityskustannuksia, kun ulkolämpötila on korkeampi kuin 10 C, vuosienergiasta noin 40 %. Lämpö luovutetaan lauhdutinlämmönsiirtimessä käyttöveden esilämmittämiseen ja lämmitysverkoston veteen. Vuotuinen lämpökerroin ulkolämpötilan mukaan 1,7...2,8 ja taloudellinen käyttöikä vuotta. /7./

17 12 Koska ilmavesilämpöpumppu ei yksin pysty lämmittämään koko taloa, lisälämmön tuottamiseksi tarvitaan sähkö-, öljy- tai puukattila. /8./ Yleensä ilmavesilämpöpumppulaitteiston asennuksessa kattilaan lisätään riittävän suuri (3-6 kw) sähkövastus, mikä otetaan käyttöön, kun ulkoilman lämpötila laskee alle -15 C. Näin saadaan aikaiseksi riittävän suuri lämmöntuotto myös kovilla pakkasilla. Ilma-vesi lämpöpumpun vuosihyötysuhde alenee sitä enemmän, mitä kovempia pakkasia on vuoden aikana. Lämpöpumpun avulla saatava säästö riippuu talon koosta ja nykyisestä energiankulutuksesta sekä jonkin verran myös asuinpaikasta. Mitä etelämpänä asut, sitä suurempi on ilmavesilämpöpumpun tuottama säästö vuodessa. /8./ 3.3 Pellettilämmitys Puupelletit ovat uusiutuvaa bioenergiaa. Ne ovat sylinterin muotoisia puristeita, jotka on valmistettu teollisesti mekaanisen puunjalostusteollisuuden sivutuotteista kuten sahanpurusta ja kutterinpurusta. Pellettien käsittelyominaisuuksia voidaan parantaa luonnonmukaisilla sideaineilla vaikuttamatta pellettien palamisominaisuuksiin. /7./ Pellettilämmitys toimii samalla periaatteella kuin öljylämmitys. Kattilassa lämmitetään vesi, jota kierrätetään pumpulla lämpöpattereihin tai lattialämmityksen putkistoihin. Automaattinen lämmitysjärjestelmä toimii vaivattomasti ja tarvittavat säädöt voidaan tehdä asuintiloissa. Pellettilämmitysjärjestelmään kuuluu poltin, lämmityskattila, pellettien varastosiilo ja polttoaineen siirtojärjestelmä. Kattiloissa on yleensä oma vesitila lämmitysveden ja lämpimän käyttöveden tuottoon. Mikäli lämpimän veden tarve on suuri, voidaan järjestelmään lisätä erillinen vesivaraaja. Järjestelmä ohjautuu automaattisesti säätöjen mukaan. /14./ Pellettilämmitysjärjestelmässä pellettisiilossa olevat puupelletit siirretään siirtokuljettimella pellettipolttimeen, jossa ne palaessaan lämmittävät pellettikattilassa olevan veden. /7./

18 13 Pellettien polttoon soveltuvien kattiloiden rakenteessa ja mitoituksessa on otettu huomioon puun polton erityispiirteet: savukaasujen suuri määrä ja tuhkan syntyminen. Pellettikattiloiden tulipesän koko ja muoto sopivat pellettien polttoon ja niissä on riittävän suuri tuhkatila, jolloin tuhkanpoistovälit muodostuvat kohtuullisiksi. Järjestelmään on suositeltavaa liittää lämminvesivaraaja, joka varastoi lämpöä ja pidentää pellettipolttimen käyntiaikoja ja parantaa palamista. Lämmityskattila varustetaan yleensä sähkövastuksilla, jotka takaavat lämpimän käyttö- ja lämmitysveden tuoton mahdollisissa käyttöhäiriötilanteissa. Pellettien polttamiseen käytetään erityisesti pelleteille suunniteltuja polttimia. Laitevalmistajilta tulee varmistaa, että suunniteltu kattila ja poltin toimivat yhdessä. Integroiduissa kattiloissa kattilan ja polttimen yhteensopivuus on varmistettu. /7./ Pellettisiilo on irtopellettien säilyttämiseen suunniteltu lieriön tai suorakaiteen muotoinen alaspäin kapeneva tila, jossa pelletit valuvat painovoimaisesti siilon pohjalla olevaan kuljettimeen. Pellettisiilo voi olla tehdasvalmisteinen tai paikalla rakennettu. Polttoainevarasto on tila, johon pellettisiilo sijoitetaan tai tila, jossa säkeissä toimitetut pelletit varastoidaan. Pelletit siirretään varastosta polttimelle tai välisäiliöön ruuvi- tai spiraalikuljettimella. /7./ Pellettilämmityskattila ja pellettisiilo sijoitetaan aina omiin erillisiin, toisistaan ja muista tiloista osastoituihin tiloihin. Tilat voidaan rakentaa lämmitettävän rakennuksen yhteyteen tai erilliseksi kattilalaitosrakennukseksi. Pelletit puhalletaan jakeluautosta suoraan asiakkaan pellettisiiloon. Pellettilämmityslaitteisto vaatii säännöllistä huoltoa ja kunnossapitoa toimiakseen moitteettomasti. /7. Puupellettilämmitys/ 3.4 Aurinkolämmitys Aurinkolämmitys perustuu auringon säteilyn suoraan hyödyntämiseen lämmityksessä. Se voidaan jakaa passiiviseen ja aktiiviseen tekniikkaan. Passiivisessa tekniikassa auringon säteilyn hyödyntämien perustuu pääasiassa rakennustekniikkaan mm. ikkunoiden suuntaamiseen siten, että ne vähentävät rakennuksen muun energian käyttöä. /1, s.335./

19 14 Aktiivisessa aurinkolämmityksessä pyritään hyödyntämään aurinkoenergiaa erityisesti sitä varten rakennettujen lisälaitteiden avulla. Näistä tavallisimmat ovat aurinkokerääjät, lämpövarastot ja niihin liittyvät putkistot ja säätölaitteet. /1, s.335./ Hyödyntämisen keskeinen ongelma on aurinkoenergian saatavuuden rajallisuus ja ennakoimattomuus. Lämmitysenergiaa tarvitaan eniten silloin, kun auringon paistetta on vähiten. Suomessa aktiivista aurinkoenergian hyödyntämistä rajoittaa lisäksi alhainen ulkoilman lämpötila. Aurinkokerääjien lämpöhäviöt tulevat helposti yhtä suuriksi kuin talteensaatu säteilyenergia, jolloin keräys on hyödytöntä. /1, s.335./ Aurinkoenergian saatavuuden ja käytön välistä eriaikaisuutta pyritään tasaaman lämpövarastojen avulla. Aurinkolämpöä kerätään varaston silloin, kun sitä on saatavilla. varastoa puretaan sen mukaan kun lämmitystarvetta on ja kun varastossa on vielä lämpöä. /1, s.335./ Aurinkolämmön aktiivinen kerääminen voi tapahtua joko tyhjiöputkikerääjillä tai tasokerääjillä. Tyhjiöputki muodostuu kahdesta lasipinnasta, joiden väliin on imetty tyhjiö. Päällimmäinen lasi on kirkas, joka eristää lämmön putken sisälle. Sisempi tumma lasipinta absorboin lämmön ja se siirretään putken sisällä olevaan kupari sauvaan. Sauvan sisällä oleva neste kaasuuntuu lämmön ja alipaineen vaikutuksesta, jolloin kaasu nousee sauvan kärkeen. Kärki luovuttaa lämmön järjestelmässä kiertävään veteen samalla jäähtyen. Kupariputken sisällä oleva neste jäähtyy ja nesteytyy. Neste valuu takaisin putken alaosaan, ja kierto alkaa alusta. /12./ Yleisimmin käytetty aurinkokeräin on nestekiertoinen tasokeräin. Siinä auringonsäteily lämmittää mustaa absorptiolevyä, joka on katettu selektiivisellä lasilla, akryylilevyllä tai polykarbonaattilevyllä. Lämpö siirtyy keräimen sisällä olevissa putkissa virtaavaan nesteeseen. Lämmönsiirtoaineena käytetään ympärivuotisessa käytössä jäätymätöntä vesi-glykoliseosta. Putket on yhdistetty keräimen ylä- ja alareunoissa kulkeviin kokoojaputkiin. /3, s.151./ Kerääjän lämpöteknisistä ominaisuuksista tärkein on sen hyötysuhde. Hyötysuhde määritellään kerääjään osuneen säteilylämmön ja talteen saadun lämmön suhteena.

20 15 Kerääjän toimintaraja saavutetaan silloin, kun kerätty lämpö on yhtäsuuri kuin kerääjän lämpöhäviöt. Suomessa hyvälaatuisten selektiivisten kerääjien energian tuotto on kwh/m² vuodessa riippuen sen toimintalämpötilasta. Kerätty energia on suurimmillaan kesäkuukausina. /3, s.152,153./ Kerätyn lämmön määrä riippuu kerääjän suuntauksesta ja kallistuskulmasta. Kerääjä tulee suunnata etelään, joskin asteen poikkeama etelästä ei vielä merkittävästi vaikuta kerätyn lämmön määrään. Kerääjän optimaalinen kallistuskulma asteina vaakatasosta on likimäärin yhtä suuri kuin paikkakunnan leveysaste, kun lämmitetään rakennusta. Lämpimän käyttöveden lämmityksessä kallistuskulma on leveysaste /3, s.153./ Kerääjän hyötysuhde on parhaimmillaan, kun säteilyvoimakkuus ja ulkolämpötila ovat korkeat ja lämmitettävän nesteen lämpötila alhainen. Juuri tämän vuoksi taloudellisin lämpimän käyttöveden lämmitys on aktiivisen aurinkolämmityksen sovellus. Varaajan paikka voidaan valita vapaasti silloin, kun järjestelmä tehdään pumppukiertoisesti. Järjestelmään lisätty yksisuuntaventtiili estää lämmön purkautumisen yöllä. Kiertopumppu käynnistyy silloin, kun kerääjän lämpötila on varaajan lämpötilaa korkeampi. Lisälämpö tuodaan erilliseen varaajan, jolloin se ei missään olosuhteissa pääse kulkeutumaan kerääjään./3, s.153,154./ Aurinkolämmitys vaatii aina lisälämmitystä. Järjestelmää ei kannata koskaan mitoittaa siten, että aurinkolämmön osuus ylittäisi 30 70% vuotuisesta lämmön tarpeesta. /1.s.345/ Aurinkoenergia ei riitä yleensä yksinään kattamaan rakennuksen lämmitysenergian tarvetta, vaan tarvitaan apuenergiaa, lisälämmityslaitteita. Ne joudutaan usein mitoittamaan koko lämmitystehon tarvetta vastaavaksi. /1, s.335./ 4 LÄMMITYSJÄRJESTELMÄN VALINTAAN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT Keskeisenä osana lämmitysjärjestelmän suunnitteluun liittyy lämmitysenergian valinta. Valinnassa on otettava huomioon paikalliset olosuhteet, rakennuksen koko ja käyttö, rakennuksen lämmitystehontarve ja energiankulutus. Tavoitteena on päästä taloudelliseen ja rakennuksen käyttöaikana luotettavaan lämmitysjärjestelmään. Lämmitysjärjestelmän valintaan liittyy myös rakennuksen energiankäytön laskenta ja

21 koko lämmitysjärjestelmän käyttökustannusten sekä investointikustannusten arviointi. /1, s.5,6./ 16 Lämmitysjärjestelmän tärkeänä tehtävänä on myös tuottaa rakennukseen lämmintä käyttövettä. Lämpimän käyttöveden järjestelmä liittyy rakennuksen lämmöntuottoon, mutta putkiverkosto, jolla vesi kuljetetaan käyttöpisteisiin, on yleensä kokonaan erillinen verkostosta. Lämpimän käyttöveden mitoitusperusteena on käyttötarkoitus, vesipisteiden lukumäärä ja käyttäjien määrä./1, s.6./ Lämmitysjärjestelmää valittaessa tulee ottaa huomion monia eri asioita. Se ei ole vain rakennuskustannuksiltaan halvimman järjestelmän käyttöönotto, vaan monen eri seikan summa. Jotta lämmitysjärjestelmästä tulisi toimiva ja käyttökustannuksiltaan taloudellinen on hyvä miettiä ainakin seuraavia asioita. 4.1 Talo ja sen asukkaat Lämmitysjärjestelmän valintaan vaikuttavat: 1. Rakennuksen koko ja energiankulutuksen määrä Suureen rakennukseen kannattaa harkita rakentamiskustannuksiltaan kalliimpaa lämmitysjärjestelmää, joka tuottaa halpaa lämpöä. 2. Perheen koko Lämpimän käyttöveden kulutus vaikuttaa sekä lämmitysjärjestelmän valintaan että sen mitoitukseen. 3. Perheen tulevaisuus Mukautuuko talo ja sen lämmitysjärjestelmä helposti tilantarpeen, tilajärjestelyiden tai perhekoon muutoksiin? 4. Lämmitysjärjestelmien tilavaatimukset Esimerkiksi puulämmitys vaatii melko paljon varastotilaa. 5. Arvostukset ja asenteet Ympäristöystävällisyys; helppokäyttöisyys ja vaivattomuus; oma aika ja työpanos. /10./

22 4.2 Rakennuspaikka 17 Rakennuspaikka sekä mahdollistaa että rajoittaa energiamuodon valintoja. /10./ 1. Öljylämmitys - pystyykö polttoaineen helposti kuljettamaan tontille? 2. Pellettilämmitys - pääseekö kuljetusautolla riittävän lähelle taloa? 3. Maalämpö - riittääkö tontti vaakasuuntaiselle maaputkistolle tai löytyykö sieltä sopivaa paikkaa porakaivolle? 4. Aurinkolämpö - tontin suuntaus ja muoto sekä sitä ympäröivä puusto? 4.3 Käyttövarmuus Lämmityksen katkeaminen pitkäksi ajaksi voi vahingoittaa irtaimistoa, talon putkistoja ja rakenteita sekä aiheuttaa ongelmia perheen arkeen. Käyttövarmuuteen vaikuttavat 1. laitevalinnat 2. järjestelmän suunnittelu, 3. laitetoimittajien tarjoamat huolto- ja korjauspalvelut. Mitä yksinkertaisempi järjestelmä on, sitä vähemmän ilmenee vikaantumisriskejä ja sitä helpompi se on huoltaa. Mitä useampaa energiamuotoa lämmitysjärjestelmä hyödyntää, sitä riippumattomampi se on ulkoisista toimitushäiriöistä. Koska kaikki nykyiset lämmitysjärjestelmät tarvitsevat sähköä, kannattaa sähkökatkosten varalle hankkia tulisija. /10./ 4.4 Terveellisyys Hyvin toimiva lämmitysjärjestelmä takaa sisällä viihtyisät ja terveelliset lämpöolot säästä riippumatta. Lämmönjaon tasaisuuden takia kannattaa suosia matalalämpötilaisia lämmönjakojärjestelmiä, kuten lattialämmitystä. Korkean pintalämpötilan lämmönluovuttimia on syytä välttää ainakin, jos perheessä on pieniä lapsia. /10./

23 18 Ammattitaitoinen suunnittelija voi suunnitella ja toteuttaa kaikki mahdolliset järjestelmät terveellisyys- ja viihtyvyysvaatimukset täyttävällä tavalla, mikäli asiakas osaa sitä vaatia. /10./ 4.5 Ympäristövaikutukset Lämmitys on rakennuksen koko elinkaaren ylivoimaisesti suurin ympäristökuormien aiheuttaja. Ympäristökuormitusta voi vähentää pienentämällä energian kulutusta ja valitsemalla vähän ympäristöä kuormittavan energiamuodon. /10./ Ympäristövaikutusten kannalta paras ratkaisu on rakentaa mahdollisimman vähän energiaa kuluttava talo ja lämmittää sitä uusiutuvilla energiamuodoilla - esim. puupolttoaineilla, aurinkoenergialla ja maalämmöllä - tontin ja sijainnin suomien mahdollisuuksien mukaan. /10./ 4.6 Taloudellisuus Lämmitysjärjestelmät ovat kokonaistaloudellisesti lähellä toisiaan, eroja syntyy energia- ja investointikustannusten välillä. Joissakin järjestelmissä investointikustannukset nousevat korkeiksi, mutta energiakustannukset jäävät alhaisiksi - ja toisissa päinvastoin. Kannattaako siis investoida hieman enemmän energiakustannusten alentamiseksi vai tavoitella mahdollisimman vähäisiä investointikustannuksia? /10./ Energian hintojen muutokset ja mahdolliset ympäristöverot kohdistuvat paljon energiaa kuluttavan talon käyttökustannuksiin voimakkaammin kuin vähän kuluttavan. Taloudellisesti viisas ratkaisu on lämmitysjärjestelmä, jossa vaihtaminen energiamuodosta toiseen ei aiheuta kohtuuttomia lisäkustannuksia. / Polttoaineen saanti ja varastointi Lämmitysjärjestelmän valintaan vaikuttaa myös polttoaineen saanti. Öljy- ja pellettilämmitys vaativat polttoaineen varastointitiloja, joiden suuruus riippuu siitä

24 19 kuinka pitkään haluaa yhdellä polttoainetoimituksella lämmittää. On syytä huomioida, että usein tapahtuvat polttoainetoimitukset nostavat lämmityksen käyttökustannuksia. Toisaalta taas jos polttoainetta toimitetaan harvakseltaan, tarvitaan isommat polttoaineen varastointitilat. Yleensä varastotilat kannattaa mitoittaa siten, että sinne mahtuu polttoainetta noin vuoden tarve. /13, s.23./ Maalämpöpumppua mietittäessä on selvitettävä, riittääkö tontti vaakasuuntaiselle maaputkistolle tai löytyykö sopivaa paikkaa porakaivolle. Aurinkolämmön hyödyntämismahdollisuudet ovat melko vähäiset, jos tontti on varjoisa ja rakennuksen ikkunat suuntautuvat pohjoista kohti. /13, s.23./ 4.8 Tilantarve Lämmitysjärjestelmät tarvitsevat erikokoisia teknisiä tiloja. Näitä tiloja ei aina löydy esimerkiksi valmiiden talopakettien pohjista. Näihin on syytä varautua jo suunnitteluvaiheessa, ettei joudu toteamaan laitteita sisälle vietäessä, että valitun lämmitysjärjestelmän laitteet eivät mahdukaan taloon sisälle. Eniten tilaa vaativat luonnollisesti lämmitysjärjestelmät, joissa tarvitaan polttoaineen varastointia eli öljylämmitys ja pellettilämmitys. Öljylämmityksessä kattilahuoneen tilantarve on noin 4-6 m². Sisätiloihin asennettu öljysäiliö on kooltaan litraa. Samaan tilaan öljylämmityskattilan kanssa ei saa sijoittaa isompaa säiliötä kuin 3000 litraa. Maanalaiset öljysäiliöt voivat olla isompia. /11./ Pellettilämmityksessä pellettejä varastoitaessa noin vuoden tarpeiksi, polttoainevaraston koko on noin 8 m³. Tällöin varastoon mahtuu noin kg pellettejä. Varaston tulee olla täysin kuiva, pölytiivis ja sähkötön. Pellettivarasto sijoitetaan kattilahuoneen viereen niin, että pellettien siirtoetäisyys varastosta kattilaan jää mahdollisimman lyhyeksi. Täytön takia jakeluauton pitäisi päästä vähintään 15 metrin etäisyydelle varastosta. Kattilahuoneen tilan tarve noin 4 m². /11/ Lämpöpumput ovat vähiten tilaa tarvitsevia järjestelmiä. Koko järjestelmä mahtuu kahteen jääkaappipakastimen kokoiseen ja näköiseen kaappiin. Toisessa sijaitsee lämpöpumppulaitteisto ja toisessa lämpimän käyttöveden varaaja. Putkitukset vievät vain vähän tilaa, ja nekin on mahdollista sijoittaa katon rajaan.

25 Huollettavuus Öljylämmityksessä öljypolttimen huoltoväli on 2 vuotta tai kun öljyä on käytetty litraa. Määräaikaishuolto, joka sisältää yleensä puhdistuksen, säätö- ja mittaustoimenpiteet, kannattaa teettää ammattilaisella. Huoltamaton laitteisto voi kuluttaa jopa kolmanneksen enemmän öljyä kuin huollettu laitteisto. Määräaikaishuollon yhteydessä kannattaa myös puhdistuttaa kattila. Maanalainen öljysäiliö pitää tarkistaa tärkeillä pohjavesialueilla ensimmäisen kerran 10 vuoden kuluttua käyttöönotosta. Tarkistuksen suorittanut asiantuntijayritys määrittää seuraavan tarkistusajankohdan. /11/ Maalämpöpumppu ei vaadi erityistä huoltoa eikä kunnossapitoa. Lämmityskauden alussa tarkistetaan liuospiirin esipaine ja seurataan, että kiertopumput lähtevät pyörimään. Maalämpöpumpun keskimääräinen käyttöikä on vuotta. /11/ Pellettipoltin tulee puhdistaa säännöllisesti. Polttimen puhdistuksen lisäksi tuhkat tulee poistaa ja kattila nuohota. Laitteiden koon mukaan käyttöhuoltoon kuluu aikaa minuuttia 1-2 viikon välein. Lisäksi polttimelle tulee tehdä vuosittain vuosihuolto ja polttimen säätö, jotka kuuluvat ammattilaisen tehtäviin. Pellettejä ostettaessa tulee kiinnittää erityistä huomiota pellettien laatuun. Pellettien seassa ei saisi olla runsaasti hienoainesta eikä pölyä. Hienoaines ja pöly pellettien joukossa aiheuttavat polttoaineen syöttöongelmia ja lisäävät polttimen puhdistustarvetta. Myös pellettivaraston puhtauteen ja pölyttömyyteen tulee kiinnittää suurta huomiota. /11/ 5 SUUNNITTELUKOHDE 5.1 Rakennuksen rakenne Valitsin suunnittelukohteeksi vuonna 1982 rakennetun omakotitalon Savonlinnasta. Talo on puuverhoiltu noin 150 m² ja neljän henkilön omakotitalo Nätkin kaupunginosassa.

26 21 Rakennuksen rakenne noudattaa Suomen rakentamismääräyskokoelman C3 määräyksiä ja ohjeita. Tarkoitus oli valita niin kutsuttu normitalo, missä lämmöneristys on C3:sen määräämä vähimmäiseristysvaatimus, koska vanhemmat talot eivät ole ainakaan yhtään paremmin lämmöneristettyjä. Lisäksi tämä helpottaa vertailemaan eri taloja keskenään. Ohessa on esitelty ylä- ja alapohjissa sekä ulkoseinissä käytetyt rakenteet. Yläpohja, lämpimät tilat - vesikate - ruoteet - aluskate - kattotuolit - mineraalivilla 250 mm - höyrysulku - koolaus 45 x 45 - sisäverhous, 15 mm paneeli/ lastulevy 12 mm Ulkoseinä, lämpimät tilat - pystypaneeli 22 mm - ilmarako - tuulensuojalevy 12 mm - runko + mineraalivilla 200 mm - höyrynsulku - sisäverhous, 15 mm paneeli/ lastulevy 12 mm Alapohja - parketti - teräsbetonilaatta 60 mm - polystyreenilevy 100 mm - salaojasora 200 mm

27 - tiivistetty sora Rakennuksen tehontarpeen laskenta Lämmitysjärjestelmän suunnittelu aloitetaan yleensä tehontarpeen laskennasta tai arvioinnista, joka on laitesuunnittelun ja mitoituksen perustana. Tehontarve määritellään huonekohtaisesti ja edelleen rakennuskohtaisesti lämmönluovuttimien ja järjestelmän osien mitoitusta varten./1,s.5./ Tehontarpeen avulla rakennukselle lasketaan mitoituslämpötilalla suurin mahdollinen rakennuksen hetkellinen tehontarve. Lämmitysjärjestelmä valitaan vastaamaan huipputehontarvetta, jotta pystytään kattamaan rakennuksen lämpöhäviöt kovillakin pakkasilla. Rakennuksen tehontarve on laskettu Suomen Rakentamismääräyskokoelman D5:n mukaisesti. Kokonaistehontarpeen laskennassa on käytetty taulukossa 1 esitettyjä arvoja. Laskelmissa käytetyt lämmönläpäisykertoimet on esitetty taulukossa 2. Taulukko 1. Tehontarpeenlaskennassa käytetyt lämpötilat. TILA LÄMPÖTILA C Mitoittava ulkolämpötila -29 Autotalli ja urheiluvälinevarasto 15 Asuintilat 21 Märkätilat 24 Alapohja 5 Tuloilma 19 Taulukko 2. U-arvot R SI R SE R T U Alapohja 0,17 0,8 3,8810 0,26 Yläpohja 0,10 0,04 5,1112 0,20 Ulkoseinä 0,13 0,04 4,4636 0,22 Ikkuna 1,4 Ovi 1,4

28 R SI = sisäpuolinen pintavastus, (m²k)/w R SE = ulkopuolinen pintavastus (m²k)/w R T = kokonaislämpövastus, (m²k)/w U= lämmönläpäisykerroin, W/m² 23 Tehontarpeen laskennassa huomioitiin lämmön johtuminen rakenteiden läpi ulkoilmaan, vuotoilman osuus tehontarpeeseen sekä ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema teho. Rakennuksen tehontarpeeksi saatiin mitoitusolosuhteissa 10,3 kw. Lasketut lämpöhäviöt on esitetty liitteessä Rakennuksen energiantarpeen laskenta Rakennuksen energiantarve on laskettu Suomen Rakentamismääräyskokoelman D5:n mukaisesti. Laskelmat on esitetty liitteessä 4. Energiantarvetta laskettaessa huomioitiin johtumisen, ilmanvaihdon, lämmöntalteenoton, lämpimän käyttöveden, lämmitysjärjestelmän, henkilöiden sekä sähkölaitteiden ja valaistuksen osuudet. Energiantarpeeksi saatiin kwh vuodessa, josta lämpimän käyttöveden osuus on 4258 kwh. Laskelmissa ei ole huomioitu auringon säteilystä johtuvaan lämpökuormaa, koska suurin osa vanhemmista taloista ei ole varustettu jäähdytyksellä. Tästä johtuen myöskään talviaikaan hyödyksi saatavaa auringon lämpösäteilyä ei ole huomioitu laskelmissa. 6 LAITEVALINNAT Laitevalinnat on tehty lasketun tehontarpeen perusteella, käyttäen hyväksi urakointiliikkeen markkinoimia laitteita.

29 Taulukko 3. Öljylämmityksen laitevalinnat. 24 Öljylämmitys Laite Öljykattila Arimax 17R Öljypoltin varusteineen Oilon Junior 3L (Öljysäiliöpaketti+asennus sarja) Motoplast 1500l Kalvopaisunta-astia 25l Reflex Lämmönsäädin Ouman EH-80 Lämpöjohtopumpppu Grundfos UPS V Taulukko 4. Pellettilämmityksen laitevalinnat. Pellettilämmitys Laite Pellettikattila Biomatic+ 20 Pellettipoltin BeQuem 20 Syöttöruuvi+tarvikkeet (Pellettisiilo 300 l) PS300 Kalvopaisunta-astia 25l Reflex Lämmönsäädin Ouman EH-80 Lämpöjohtopumppu Grundfos UPS V Taulukko 5. Maalämpöpumppu. Maalämpöpumppu Laite Maalämpöpumppu Thermia Diplomat Optimum 12RF Taulukko 6. Ilma-vesilämpöpumppu. Ilma-vesilämpöpumppu Laite Ilma-vesilämpöpumppu Thermia Atria Optimum 10 RF 7 KUSTANNUKSET Kustannushinnat on laskettu helmikuun 2009 hinnoilla. Hinnat sisältävät arvonlisäveron 22% ja ovat lvi-urakointiliikkeen myyntihintoja, joilla he tarjoavat asiakkailleen alla olevia tuotteita.

30 25 Taulukko 7. Öljylämmityslaitteiston investointikustannukset. Öljylämmitys Laite Kustannus, Öljykattila Arimax 17R 1500 Öljypoltin varusteineen Oilon Junior 3L 760 (Öljysäiliöpaketti+asennus sarja) Motoplast 1500l 1950 Kalvopaisunta-astia 25l Reflex 45 Sisäpiippu HST 400 Lämmönsäädin Ouman EH Lämpöjohtopumpppu Grundfos UPS V 120 Asennustarvikkeet 250 Asennustyö 720 Yhteensä 6065 Yhtensä ilman öljysäliötä 4115 Taulukko 8. Pellettilämmityslaitteiston investointikustannukset. Pellettilämmitys Laite Kustannus, Pellettikattila Biomatic Pellettipoltin BeQuem Syöttöruuvi+tarvikkeet 600 (Pellettisiilo 300l) PS Kalvopaisunta-astia 25l Reflex 45 Sisäpiippu HST 400 Lämmönsäädin Ouman EH Lämpöjohtopumppu Grundfos UPS V 120 Asennustarvikkeet 215 Asennustyö 1080 Yhteensä 7940

31 Taulukko 9. Maalämpöpumppulaitteiston investointikustannukset, kun putket ovat maassa. Maalämpöpumppu, putket maassa Maalampöpumppu Laite Kustannus, Thermia Diplomat Optimum 12RF 6975 Maalämpöputki 350 m 735 Maalämpöneste Naturet 144 kg 187 Asennustarvikkeet 853 Asennustyö 720 Maankaivutyöt 1280 Yhteensä Taulukko 10. Maalämpöpumppulaitteiston investointikustannukset, kun putket ovat kaivossa. Maalämpöpumppu, putket porakaivossa Maalämpöpumppu Laite Kustannus, Thermia Diplomat Optimum 10RF 6975 Poraus 150m+putket+glygoli 5300 Asennustarvikkeet 853 Asennustyö 720 Yhteensä Taulukko 11. Ilma-vesilämpöpumppulaitteiston investointikustannukset. Ilma-vesilämpöpumppu Laite Kustannus, Ilma-vesilämpöpumppu Thermia Atria Optimum 10 RF 9380 Asennustarvikkeet 760 Asennustyö 720 Yhteensä Takaisinmaksuajoissa on huomioitu investointi-, käyttö- ja huoltokustannukset. Investointikustannuksissa otettiin huomioon laitteiden kustannukset, asennustarvikkeet ja asennuskustannukset. Käyttökustannuksissa huomioitiin